Станки дома Cтроим балансировочный станок (было "здравствуйте")
Никто ничего не спрашивает…
Напишу о пьезоэлектрическом датчике. Как уже упоминал выше, он у меня изготовлен на основе китайской зажигалки. Почему о датчике? Очень просто, сам изобретал и знаю, что внутри. Что дальше по цепи сигнала после датчика делал не я и потому представляю лишь в общих чертах: согласующий усилитель — АЦП — … КПК.
Датчик содержит два кристалла включенных встречно-параллельно. Схема соединения показана на фото. Там же и кристаллы — темные цилинрики. Для борьбы с механическими помехами кристаллы нагружены по рабочей оси через стальные иглы ( блестящая штучка на фото, взял из подшипника карданного шарнира). Иглы размещены в осевых отверстиях регулировочных винтов с зазором, заполненным мягкой резиной (кусочек резинового шланга — черненькая штучка на той же фотографии). Таким образом, помимо того, что сами кристаллы установлены так, что реагируют в большей степени на осевые, причем согласованные между собой усилия вдоль рабочей оси колебательной системы (максимальный суммарный сигнал получается в том случае, когда один кристалл нагружается, а второй в это время разгружается, и наоборот), нагружение кристаллов через иглы, передающие только осевые усилия, позволяет дополнительно уменьшить влияние помех. И действительно, если наблюдать исходный сигнал от собранного датчика на экране осциллографа, то сигнал от «раскачивания» колебательной системы вдоль рабочей оси примерно на порядок выше, чем при нагружении аналогичным усилием в поперечном направлении. Усилие поджатия кристаллов — порядка десяка кГ. Сначала поджимал ключиком, перестарался и раздавил пару кристаллов, после того на винты надел рифленые колесики и поджимаю просто рукой…
Наверное все перечисленное таки что-то добавило к полученной при испытаниях станка, точности.
Приведенные выше данные о достигнутой точности в пределах 0.4 гммкг относились к опоре со стороны упора от сползания ротора при его вращении, а упор очевидно вносит свои помехи. На другой опоре стабильно получается результат в пределах 0.1 гммкг, а это уже параметры станка высокой точности…
Не знаю насколько стабильными окажутся такие характеристики в процессе эксплуатации, но все же…
§
Тут, наверное, речь идет об эксплуатационных дисбалансах. Балансировкой их не устранить, только конструктивно.
Балансировка это только одно звено в комплексе мер по снижению вибрации.
У нас используют такую методику (не коленвалы). Определяют дисбаланс в 2 плоскостях, вычисляют Главный вектор и Главный момент. Ротор, скажем вал, условно разделяют на 3 или более частей и распределяют кор. массы в зависимости от веса каждой части.
Смысл такой, например: дисбаланс чисто статический (ось вращения параллельна ГЦИО), смещение (эксцентриситет) мы определили, значит смещение каждой из частей ротора то же известно. Главный вектор — это сумма векторов каждой из частей ротора. Если вес частей разный, то и дисбаланс они дают разный. Распределяем кор. массы в зависимости от веса каждой части (в %).
Если дисбаланс динамический, то Главный вектор — как описывалось, а Главный момент — в двух крайних плоскостях.
Кстати, я писал на соседней ветке о децентровке — это идеальный вариант многоплоскостной балансировки.
§
Приблизительно можно. Ремень еще внесет свою лепту.
Да. Вообще собств. частоту можно уменьшить уменьшая жесткость или увеличивая массу. Исходя из известной формулы — корень квадратный из жесткость/массу.
Здесь не очень понял. Помехи все равно будут, никуда от них не деться.
Если ротор рассматривать как жесткий, то достаточно балансировки в любых двух плоскостях. Если взаимное биение шеек невелико, то в принципе все равно какие выбирать как базовые.
А насчет методологии — это вопрос сложный. Я коленвалами плотно не занимался, не знаю. Исследования, наверное, проводились. Испытания, эксперименты.
Наверное считается, что достаточно. Уровень вибрации вполне приемлем. Там еще вопрос цены, технологичности и т.д.
§
Возвращаясь к «строительству балансировочного станка».
Не знаю, как дела у других потенциальных «строителей», если таковые реально на нашем форуме есть, а у меня сейчас пуско-наладочные работы. Ранее писал, что уже оценивал построенное сооружение при помощи осциллографа. Вкратце напомню, что удалось увидеть на экране осциллографа устойчивый сигнал от дисбаланса примерно 10гсм. Меньший дисбаланс уже сливался с помехами.
Последие испытания проводил с профессиональным балансировочным прибором, любезно предоставленным участником нашего форума «bvi» ( bvi@eurocom.od.ua ). Но все по порядку. На фото общий вид моего будущего станка по состоянию на сегодняшний день вместе с коленвалом ( форд, не помню конкретную марку), на котором и проводились последние испытания. Вес вала примерно 10кГ.
Ну и, испытывать так испытывать, задал класс точности ротора 2! Хотя для коленвалов четырехцилиндрового рядного двигателя достаточно и 5-го. Предоставленный балансировочный прибор ( электронная начинка станка, в данном случае на основе КПК), при вводе параметоров ротора и класса точности балансировки автоматически определяет допустимые дисбаллансы в граммах (при заранее заданном радиусе, в нашем случае 50мм). На втором фото приведен результат балансировки при предыдущем балансировании этого же вала по третьему классу точности балансировки.
На третьем фото приведен результат балансировки уже по второму классу. Справедливости ради надо заметить, что это один из лучших замеров, делал несколько и в каждом дисбаланс был в допуске («зайчик» на зеленом поле). Если пересчитать полученные величины точности определения «лишнего» (можно задать и наоборот, недостающего) груза на смещение оси ротора, которое регистрирует станок… — доли микрона! И это самодельный, с пьезокристаллами от китайской зажигалки, подшипниками с барахолки по 3доллара за штуку, сделанный в домашней мастерской… Но! с соответствующей измерительной аппаратурой…
Честно говоря, кручу валы уже два дня, в первый день не поверил сам себе. Надеялся в лучшем случае «ущучивать» дисбаланс по четвертому классу, а тут уверенно второй… Что ни говори, а современные балансировочные приборы — это вещь!
В ближайщих планах оценить возможности еще и аналогового пульта на том же «железе», однако там пока небольшие, но вполне преодолимые сложности с датчиками.
Пользуясь случаем выражаю искреннюю благодарность всем, кто помогал советами, а кто-то и не только советами… С удовольствием отвечу на все вопросы (если смогу) и если таковые возникнут.
§
Что-то Вы все в одну кучу свалили. Балансировку, виброисследования и т.д. Какие упругие элементы? Какие виновники?
Попробую. Как я понимаю, речь идет о вопросе — гибкий ротор или нет. А если да, то как с этим бороться? Так называемые критические обороты — это когда собсв. частота ротора совпадает с частотой его вращения. И гармоники — 1 критика, 2-я и т.д. 80% от критики — вроде гибкий и т.д.- квазигибкий, жесткий… В справочнике есть, но идет много споров о классификации, так что лесть не буду.
Тема была очень популярна в 70-х годах, было написано куча трудов, диссертаций… Высокочастотная балансировка (на рабочих оборотах), вакуумные стенды, сборка по динамическим характеристикам, куча исследований и т.д. Вот отголоски периодически и всплывают.
Но если Вы спросите — какая критика у такого-то ротора, ответят — СЧИТАЕТСЯ такая-то. Я, например (и не только я), не знаю ни одного ротора у которого это известно ТОЧНО. Собств. частота — это как известно корень квадратный из жесткость деленная на массу. Сам я не прочнист, но слышал множество споров и мнений — как считать? Например, если речь зашла об авиационных двигателях, ротор может состоять из вала (или двух) и десятка дисков. Все из разных материалов, стянутых, спрессованных, сваренных и т.д. Плюс полтыщи лопаток (разных). Посадки могут быть на нижнем или верхнем приделе, сами детали тоже имеют допуска. А температура (на входе обледенение, а перед турбиной 1600), жесткость опор…. — темный лес.
А в реальном производстве мы ПРЕДПОЛАГАЕМ, что ротора гибкие и применяем различные методики — последовательность, поэлементность, многоплоскостная балансировка в том или ином виде, выбор плоскостей коррекции и т.д.
Подробно долго рассказывать, но суть коротко — устранять дисбаланс там, где он есть.
Изменено 28.01.2009 20:22 пользователем Дмитрий43
§
Все не осилил. Но могу подсказать решение.
Вам нужен синхронный полосовой высокодобротный фильтр, у которого центральная частота точно совпадает с частотой вращения балансируемого вала. Тогда на выходе Вы будете иметь статическую картинку распределения усилий по опорам вала с полной режекцией всех остальных помех.
Если ничего не слышали о синхронных фильтрах на коммутируемых конденсаторах — прочитайте статью в журнале «Радио» о самодельном анализаторе гармоник. По-моему автор Шилов. Лет пятнадцать назад написана была.
Конструктивно это выглядит так: На валу закрепляется какой-либо знкодер. Количество фиксируемых положений вала прямо пропорционально требуемой полосе пропускания — для ваших целей хватит 16. Сигнал с датчиков пропускается через синхронный фильтр который состоит из двух аналоговых коммутаторов, управляемых от энкодера, переключающих синхронно вход и выход фильтра на набор конденсаторов. Номинал резистора на входе и емкости конденсаторов в наборе рассчитываете как для простого НЧ фильтра первого порядка на вашу частоту среза.
Такой фильтр позволит Вам полностью решить проблему шумов и наводок, обеспечит точное согласование частоты фильтрации с оборотами ротора и позволяет безболезненно делать ошеломляюще высокую добротность — Вам же не нужна динамика изменения дисбаланса. При достаточно больших значениях RC у Вас будет статичная картинка распределения усилий по фазе положения ротора на разных значениях оборотов ротора.
Для коммутаторов подойдут при соответствующем (биполярном аналоговом и отдельном цифровом) питании микросхемы серии 561 например.
§
Опять ключевой вопрос — что за цель? Мне кажется мы тут немного ушли в сторону. Датчик, любой — это ТОЛЬКО часть измерительной системы. А что мы собственно собираемся мерить? Какие частоты, какие амплитуды?
Речь вроде шла о балансировке, то есть нам нужен УСТОЙЧИВЫЙ сигнал с роторной частотой. Так и здесь не все однозначно. Если на станке — это низкие частоты, в основном 10-20Гц.(Хотя и здесь все не так просто). Если станок дорезонансный, с жесткими опорами — амплитуды понятно меньше, если зарезонансный — больше.
Если на рабочих оборотах, в сборе или еще как, то какие обороты? 10000 или, скажем, 100000?
Условия работы, точность измерения и т.д. — куча вопросов. И датчиков всяких, тоже великое множество. ИМХО, датчик надо подбирать под задачу. А мы сейчас обсуждаем неизвестно что.
И еще. Все время сбиваемся с балансировки в область виброизмерений. Это области, конечно смежные, но разные. Все эти измерения виброскорости, виброускорения, перемещения — это именно оттуда. То есть специально ТАРИРОВАННЫМ, аттестованным датчиком ОЦЕНИТЬ вибрацию какого-то агрегата. В каких-то единицах — мм, мм/сек, мм/сек в квадрате. Брюль и Къер, кстати на этом и специализируется.
Для балансировки это не нужно. Важно получить, повторюсь, устойчивый сигнал (ампл/фазу) в НУЖНОМ диапазоне. В ЛЮБЫХ единицах — вольтах, амперах, квантах, клеточках на осциллографе, хоть в попугаях. Если этот сигнал, боле-мение линейно, изменяется от установки грузов — остальное дело техники.
Изменено 25.01.2009 11:38 пользователем Дмитрий43
§
§
§
Savelich, Вы сигнал чего то придушили.
Fсреза=1/(6,28*R*C)=1/(6,28*1000000*0,000000047)=3,4Гц
Фильтры на ОУ ,особенно полосовые,при входных напряжениях порядка более 1В работают не очень стабильно.У них сдвигаются рабочие точки.
Кроме этого,у меня было когда частототы роторная и помехи отстояли друг от друга на 0,3…1Гц они давали биения.
А подать сигнал от генератора и посмотреть осциллографом в чем дело.
Savelich, с грузами менее 5г что получается?
§
Ничего подобного. Амплитуда вибрации, от чего она зависит — это темный лес. Дисбаланс вызывает только центробежную силу (масса ротора тут ни причем), а как она влияет на агрегат в целом — …?
Если оставить в покое (пока) конструкцию прибора. Скажем определили мы амплитуду и фазу (угол) сигнала с роторной частотой. Первый пуск. Предполагаем, что это и есть наш искомый дисбаланс. Амплитуда, естественно, в каких-то попугаях. Нам надо вес груза (г) и место куда его ставить (угол от метки в град.).
Далее. Берем пробный груз (любой), взвешиваем его и ставим в любое место (в плоскости коррекции, т.е. в плоск. где будем устранять дисбаланс). Делаем второй пуск и получаем вторую амплитуду и угол.
Все.
Амплитуда 2 — это ни что иное, как векторная сумма амплитуды 1 и вектора технологического дисбаланса (масса пробного груза* радиус от оси вращ.). Строим треугольник, знаем 1 сторону в г*см и все углы. Школьная задача. Находим искомый дисбаланс (амплитуда1) в г*см, делим на см (радиус), получаем вес компенсирующего груза. Если балансировать съемом материала, то снимать столько же на 180 град.
Все достаточно просто. Только это можно делать при балансировке в одной плоскости. Для диска например. Для двух плоскостей сложнее. Больше вычислений и еще один пуск. Но на компьютере….
Да, забыл сказать. В начале я говорил преполагаем. Тоже все просто. Если ротор отбалансировался, вибрация уменьшилась — значит правильно предполагали, если нет — увы….искать причину (вот здесь все, собственно и начинается)
Изменено 11.01.2009 17:37 пользователем Дмитрий43
§
О, да там по балансировке поле неизученное.
Спасибо, бум изучать, я пока еще не всё облазил.
Вот задумался как переплавлять латунную стружку в тонкий пруток для заготовок.
Ввиду дефицита материала.
У меня пруток 30мм и из него точить 8мм деталь — это жалко до слёз и соплей.
Но лучше здесь не объяснять, а то и так тема не та получилась. Винегрет не нужен.
Потом задам вопрос в соотв. разделе, если ответа еще нет.
§
делал примерно в 93-м году станок для балансировки:
пьезодатчик, к нему усилитель заряда по типовой схеме (на операционниках с полевым входом).
делее самое интересное — фильтр на переключаемых конденсаторах, управляемый частотой с фапч от оптодатчика (метка на валу)
все это выводилось на осцилографическую трубку круговой разверткой — радиус этой развертки был сигнал с фильтра. сигнал с оптодатчика формировал яркостную метку.
в итоге на экране получался неровный круг, с выступами в местах максимума массы и яркой меткой, чтоб понять где эти максимумы относительно полоски на валу (оптодатчик на отражение работал)
делалось это на 2-3-м курсе института вместо зачетовэкзаменов по куче скучных предметов. как испытательный объект было точило из движка с криво посаженным диском. отбалансировали до состояния шелеста воздуха :acute:
сейчас из этого всего стоит сделать самодельный усилитель заряда, а далее любой модуль ацп, и как уже писали лабввью (например). у л-кард появился совсем дешевый (4тр примерно) юсб-модуль, правда без дифф входов…
§
В такой системе скорее всего тензорезисторы лучше сработают, да где их взять…
Может, бред, но все же… Мозговой бред (штурм) иногда помогал.
1. А если пристроить длинный рычаг, который эти микроколебания доведет до макро-уровня, и их можно измерить чем-нибудь дискретным типа датчика холла или оптики.
2. Оптика… Маленькое зеркальце на входе системы, лазерный луч на него, а далеко на стене — линейка измерения отклонений :pardon:))) Но увы, система самозагрязняемая.
3. Принцип головки, измеряющей биения на станке (часики).
4. Вместо пьезика — динамик или наушник старый не пробовали?
5. Конденсатор — одна обкладка на валу, другая неподвижная, меряем изменение емкости. По такому принципу даже микрометры делали вроде.
6. То же самое с индуктивностью. Катушка, а в ней сердечник, сдвигаемый валом. Потяжелее, чтоб не вибрировало. Ну или растяжение — сжатие витков катушки, меняющее индуктивность (частоту генератора).
Короче, задача усилить микроколебания до макроуровня, видимого или легко измеряемого.
Могу посоветовать книгу:Хорвиц и Хилл «Искуство схемотехники».
Схемы посложнее сочинять будете.
Могу выложить в формате DJVU 🙂
§
Аттенюатор не поможет. Потому, что он тоже не различает полезного и вредного сигнала -будет всё ослаблять одинаково, отношение сигналшум аттенюатор не меняет.
Нет, уважаемый Savelich, не просматривается пока у Вас проблем с полосовым фильтром.
У Вас в наличие системная проблема — нет измерительного тракта с заданной совокупностью характеристик.
1. Дифусилитель тоже ( :pardon: ) не различает полезного и вредного сигнала , пришедшего от датчика.
2. Диффусилитель требует датчика с диффвыходом, которого в данном случае нет.
Фотографии балансировочных станков
Занялся модернизацией, балансировочного станка, приведенного в посте http://www.stanki-doma.ru/topic/145372/page__view__findpost__p__2530081, а именно заменой аналоговой измерительной системы на цифровую Балком 1 (не реклама).
Первым делом изготовил и закрепил площадки для крепления датчиков вибрации и стойку для датчика оборотов.
Проверил в работе на новом, отбалансировнном роторе, с переворачиванием ротора на 180 градусов. показания по дисбалансу и фазам выдавали примерно одинаковые значения.
Не поверил своим глазам ))
Отвез в две разные конторы по ремонту турбин для проверки балансировки. Показания снимались в одном месте на дорезонансном, а в другом на зарезонансном станках. То же были получены примерно одинаковые результаты.
Сейчас собираюсь вместо датчиков, идущих в комплекте с прибором, подключить штатные индукционные датчики станка.
Куда подключать выходы с датчика (номра гнезд в разъеме) известны, хотелось услышать какие сложности могут возникнуть на что обратить внимание ?
§
Все это работает, наладку производил и оттестированными картриджами и по показаниям виброметра. Но все равно хочется измерительную часть заменить полноценным прибором. Общался с разработчиками балансировочных приборов, но пока не получается объяснить саму задачу. Хотя и понятно, что нужно произвести измерение величины виброускорения, его амплитуду и фазу при изменении частоты от нуля до 3300 Гц.
Есть пару решений, одно из них было приведено на этом форуме — http://www.stanki-doma.ru/topic/12349/page__view__findpost__p__176418 и http://www.stanki-doma.ru/topic/12349/page__view__findpost__p__176525.
И еще
Диагностика зубчатых передач
по порядковому анализу
Одним из удобных и эффективных способов диагностики и балансировки вращающихся механизмов, зубчатых передач является применение порядкового анализа.
При наличии датчика оборотов и вибродатчиков можно исследовать временные характеристики сигналов вибрации зубчатых передач. Практика показывает, что сигнал вибродатчика зашумлен сигналами от других источников. Для того чтобы отстроиться от мешающих сигналов реализуется метод синхронного накопления сигналов. На каждом обороте вала датчик оборотов дает метку оборота. Этот сигнал является запускающим стробом для развертки сигнала вибродатчика. Получаемые развертки сигналов суммируются. При этом все источники сигналов связанных с вальной частотой (частотой оборотов) накапливаются и увеличиваются в сумматоре линейно пропорционально количеству оборотов N. Все остальные сигналы, некоррелированные с вальной частотой, накапливаются пропорционально N1/2, и при большом количестве усреднений полезный сигнал превышает уровень помехи.(с)
Там же приводится график виброускорения в полярных координатах, где видна фаз максимального уровня виброускорения.
Может кто нибудь меня поправит, если что то не так и более грамотно сможет поставить задачу. Буду очень благодарен.
Похожие записи:
Купить шиномонтажные станки Trommelberg — официальный дилер 
Ножи строгальные для рейсмусов и фуганков — купить в Москве с доставкой: низкие цены, наличие на складе. 
Вальцовочный станок трехвалковый электромеханический RME-2500х2мм — Keepler-Stan 
Фрезерные станки 654 в Москве — Биржа оборудования ProСтанки — 4 страница
Загрузка...